Unter einer Konstantstromquelle versteht man eine Stromquelle, die unabhängig vom elektrischen Wiederstand eines Stromkreises immer einen konstanten Strom in den Stromkreis einspeist. Die Konstantstromquelle besitzt einen sehr hohen Innenwiderstand, der im Idealfall gegen unendlich geht. Die Realisierung von Konstantstromquellen ist sowohl bei Wechselstrom als auch bei Gleichstrom möglich (z.B. Stromwandler bzw. Labornetzteile). Die Konstantstromquelle wird durch eine sehr hohe Quellspannung mit entsprechender elektrischer Schaltung erzeugt (z.B. mit Bipolartransistor).
Eine elektronische Schaltung, die eine ideale Stromquelle ist, wird Konstantstromquelle genannt. Ihre Aufgabe besteht darin, einen konstanten Strom in einen Stromkreis zu speisen, ohne die angelegte Quellspannung beachten zu müssen. Ändert sich die Last oder die Spannung über der Last hat das keinen Einfluss auf den Strom. Theoretisch ist der differentielle Innenwiderstand unendlich hoch und der statische Innenwiderstand sehr niedrig.
Unterschieden werden Konstantstromquellen in Gleichstromquellen und Wechselstromquellen. Das Einsatzgebiet der Konstantstromquelle kann als Treiber für LED´s sein, in Ladegeräten, als Referenzen in Messgeräten oder zur Stabilisierung von Arbeitspunkten, wie sie in integrierten elektronischen Schaltungen eingesetzt werden.
Beispiele für Schaltungsvarianten, um eine Konstantstromquelle zu realisieren
Mittels gegengekoppelten Bipolartransistor wird eine Stromquelle erschaffen. Als Basis dient ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen, die eine konstante Quellspannung haben. Der Transistor wird so leitend gemacht und ein gewisser Strom fließt durch den Emitterwiderstand. Nach dem ohmschen Gesetz ruft das eine Spannung hervor. Mit steigenden Strom, steigt auch die Spannung. Das verändert die Emitterspannung und der Transistor wird zugesteuert, was zur Folge hat, dass der Strom sofort wieder sinkt. Mit einem Feldeffekttransistor können Konstantstromquellen geschaffen werden. Die Realisierung kann mit einem Quellenwiderstand oder ohne ihn erfolgen. Ein vom Stromfluss abhängiger Spannungsabfall, der einem Quellenwiderstand entspricht, wird erschaffen. Diese Art der Schaltung werden Stromregeldioden genannt.
Herstellung von Konstantstromquellen durch Operationsverstärker
Die Schaffung von Konstantstromquellen durch Operationsverstärker beruhen auf dem Prinzip der Spannungs-Strom-Umformer. Eine Eingangsspannung erschafft einen Strom, der vom Verbraucher nicht abhängig ist. Zu beachten ist, dass der nicht übersteuerte Operationsverstärker keine Spannung zwischen den Eingängen haben sollte und das kein Strom in die Eingänge fließt. Werden Konstantstromquellen aus integrierte Längsregler-Schaltkreisen geschaffen, werden die inneren Referenzspannungen zur Strommessung an einem Strommesswiderstand genutzt. Der Schaltkreis stellt den Strom so, dass die Spannung am Strommesswiderstand fällt. Der Steuerstrom ist im Vergleich zu anderen Realisierungen kleiner und die Belastbarkeit ist hoch. Diese Lösung ist auch bei hohen Amperewerten geeignet. Demgegenüber steht ein hoher Gesamtspannungsabfall.